选三基因工程的基本操作工具难点.doc

高二下学期选修三学案 （14.1 14.5 1407） 专题一 基因工程1.1 DNA重组技术的基本工具课时：1 编写人： 审核人： 编号:12【学习目标】1通过阅读教材第一部分能说出基因工程的含义并指出基因工程的主要内容。2通过阅读教材并查阅相关资料说出限制性核酸内切酶的含义及作用特点。3概述DNA连接酶的作用，并尝试对和DNA有关的几种酶进行比较。4简述质粒的含义、特性及其在基因工程中的作用。【学习情境】同学们是否想过这样的问题：能否让禾本科的植物也能固定空气中的氮？能否让细菌“吐出”蚕丝？能否让微生物产出人的胰岛素，干扰素等珍贵的药物？经过多年的努力，科学家于20世纪70年代创立了可以定向改造生物的新技术基因工程。那到底什么是基因工程？基因工程需要什么工具进行操作呢？我们一起进入本节的学习。【问题导学】知识回忆1、遗传的物质基础是什么？源生物体遗传的基本单位是什么？2、为什么各种生物间的性状有很大的差别呢？3、生物的性状是由何控制的？4、各种生物的性状都是基因特异性表达的结果，那么，人类能否改造基因，使原来本身没有某一性状的生物而具有某个特定的性状呢？一、阅读教材知识问题化 阅读教材P4第一段的内容回答以下几个问题：1、什么是基因工程？请从操作环境、操作对象、操作水平、结果说明。2、DNA重组技术的基本工具有哪些？阅读教材教材限制性内切酶的相关内容，思考下列问题：3、“分子手术刀”又叫基因剪刀限制性核酸内切酶（1）限制酶主要分布在什么生物中？限制酶能切单核苷酸链还是双核苷酸链？（2）限制酶切开什么部位？切一个特定基因要切断几个磷酸二酯键？(3) 限制酶作用特点是什么？特定的核苷酸序列一般含几个核苷酸？ （4）限制酶结果是什么？通过完成下面两个内容来说明。画出EcoR1所识别的DNA序列，画出中轴线，标出切点，画出切后的粘性末端。画出Sma所识别的DNA序列，画出中轴线，标出切点，画出切后的粘性末端。阅读教材P5 DNA连接酶的内容，思考下列问题：4、“分子缝合针”又叫基因针线DNA连接酶（1）连接的是单还是双核苷酸链？连接什么部位？（2）用DNA连接酶连接两个相同的黏性末端要连接几个磷酸二酯键？5、 “分子运输车”又叫基因的运输工具（1）载体的种类有哪些？（2）作为基因工程使用的载体必须具备什么条件？（3）运载体的作用是什么？二、提升能力知识精细化 1、请比较有关的DNA酶（DNA水解酶、DNA解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶）2、霍乱弧菌能使人得霍乱病，我们可以选用它的质粒作为载体吗？为什么？3、为什么基因的载体需要有一个至多个限制酶的切点？三、思维导图知识系统化 【达标检测】 基础夯实1质粒是基因工程最常用的运载体，它的主要特点是（）能自主复制 不能自主复制 结构很小 蛋白质 环状RNA分子 环状DNA A. B. C. D.2.下列关于基因操作的工具叙述中，正确的是（ ） A限制酶的切口一定是GAATTC碱基序列 B基因工程所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体 C一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列DDNA连接酶将黏性末端的碱基通过氢键连接起来3.实施基因工程第一步的一种方法是把所需的基因从供体细胞内分离出来，这要利用限制性内切酶。一种限制性内切酶能识别DNA子中的GAATTC顺序，切点在G和A之间，这是应用了酶的 ( )A高效性 B专一性 C多样性 D催化活性受外界条件影响 能力提升4. 依右图有关基因工程的工具酶功能的叙述，不正确的是 （ ）A切断a处的酶为限制核酸性内切酶 B连接a处的酶为DNA连接酶 C切断b处的酶为解旋酶 D切断b处的为限制性内切酶5图为某种质粒表达载体简图，小箭头所指分别为限制性内切酶EcoRI、BamHI的酶切位点，ampR为青霉素抗性基因，tetR为四环素抗性基因，P为启动子，T为终止子，ori为复制原点。已知目的基因的两端分别有包括EcoRI、BamHI在内的多种酶的酶切位点。据图回答：（1）将含有目的基因的DNA与质粒表达载体分别用EcoRI酶切，酶切产物用DNA连接酶进行连接后，其中由两个DNA片段之间连接形成的产物有_、_、_三种。若要从这些连接产物中分离出重组质粒，需要对这些连接产物进行_。（2）用上述3种连接产物与无任何抗药性的原核宿主细胞进行转化实验。之后将这些宿主细胞接种到含四环素的培养基中，能生长的原核宿主细胞所含有的连接产物是_；若接种到含青霉素的培养基中，能生长的原核宿主细胞所含有的连接产物是_。（3）目的基因表达时，RNA聚合酶识别和结合的位点是_，其合成的产物是_。（4）在上述实验中，为了防止目的基因和质粒表达载体在酶切后产生的末端发生任意连接，酶切时应选用的酶是 【问题交流】一、新教师常见问题交流（形式多样，文字，PPT、图片、视频等）1、什么是磷酸二酯键？磷酸二酯键（英语：phosphodiesterbond）也称为“3,5-磷酸二酯键”或“磷酸双酯键”，是核酸分子中的磷酸基团的磷原子与另外两个五碳糖分子的碳原子之间形成的共价键。这种形式的键结于DNA及RNA分子中负责将分别位于两个核糖上的3号碳与5号碳连结起来。2、如何理解标记基因？标记基因原本是基因工程的专属名词，但是现在它已经成为一种基本的实验工具，广泛应用于分子生物学、细胞生物学、发育生物学等方面的研究。标记基因是一种已知功能或已知序列的基因，能够起着特异性标记的作用。在基因工程意义上来说，它是重组DNA载体的重要标记，通常用来检验转化成功与否;在基因定位意义上来说，它是对目的基因进行标志的工具，通常用来检测目的基因在细胞中的定位。（1）作为重组DNA载体的重要标记举例:大肠杆菌的某种质粒具有青霉素抗性基因(该基因可以认为是标记基因)，当这种质粒与外源DNA组合在一起形成重组质粒，并被转入受体细胞后，就可以根据受体细胞是否具有青霉素抗性来判断受体细胞是否获得了目的基因。当人们用选择培养基(比如含有青霉素的培养基)，来培养受体细胞时，能够在培养基中存活下来的受体细胞就可以认为是成功的导入了外源DNA，标记基因就起作用了。（2）作为目的基因的细胞定位工具举例:通过将可定位检测的标记基因(只要已知其序列，既可针对设计标记探针，从而对其进行细胞定位)与目的基因进行连锁，当成功转化目的基因，该基因同时有成功表达后，既可间接对其进行定位;或者已知目的基因(该基因本身就处于某细胞中)周边序列，通过针对这些序列设计可插入标记